定时报警器剖析.docx
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定时报警器剖析
山东交通学院
数字电路课程设计报告
数字报警器
系（部）：
理学院
实习单位：
理学院实验室
班级：
物理101
学生姓名：
杜兴运
学号：
100112110
带队教师：
武晓明
时间：
2012年12月24日到2012年12月28日
山东交通学院
课程设计任务书
题目计数报警器
系（部）理学院
专业应用物理学
班级物理101
学生姓名杜兴运
学号100112110
12月24日至12月28日共1周
指导教师（签字）
系主任（签字）
年月日
一、设计内容及要求
1.设计一个计数报警器；
2．计数最大值为99；
3．计数达到最大值时发出声光报警信号，报警时间长度为10秒，报警信号用红色LED表示；
4．计数脉冲用按钮产生。
二、设计原始资料
时钟电路是数字电路系统中的灵魂，它属于一种控制电路，整个系统都在它的控制下按一定的规律工作。
时钟电路包括主时钟振荡电路及经分频后形成各种时钟脉冲的电路。
比如多路可编程控制器中的555多谐振荡电路，数字频率计中的基准时间形成电路等都属于时钟电路。
设计时钟电路，应根据系统的要求首先确定主时钟的频率，并注意与其他控制信号结合产生系统所需的各种时钟脉冲。
三、设计完成后提交的文件和图表
1．计算说明书部分
电路元件参数。
2．图纸部分：
功能方框图，利用Multisim软件进行电路仿真，电原理图，工作流程图，设计过程照片。
四、进程安排
12月24日发题目;
12月24----12月27日查找资料,讨论，论文撰写,交流。
12月28日上交论文，答辩。
五、主要参考资料
参考文献阅读：
[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2005.
[2]臧春华.电子线路设计与应用[M].北京:
高等教育出版社,2005.
[3]邱关源罗先觉.电路（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2006.
[4]阎石.数字电子技术（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2005.
[5]张阳天韩异凡ProtelDXP电路设计[M].北京：
高等教育出版社，2005.
成绩评定表
口试（答辩）成绩
报告成绩
总评成绩
目录
摘要………………………………………………………………………………………1
Abstract…………………………………………………………………………………2
前言………………………………………………………………………………………3
1设计方案………………………………………………………………………………4
1.1设计要求………………………………………………………………………4
1.2任务分析………………………………………………………………………4
1.3方案论证………………………………………………………………………4
1.3.174LS160简介……………………………………………………………4
1.3.2555简介…………………………………………………………………4
2方案实施………………………………………………………………………………5
2.1原理图设计……………………………………………………………………5
2.2电路仿真………………………………………………………………………5
3性能测试与分析………………………………………………………………………6
结论………………………………………………………………………………………7
致谢………………………………………………………………………………………8
参考文献………………………………………………………………………………9
附录………………………………………………………………………………………10
摘 要
数字电子技术实训是电类系列课程中的一门专业基础技术课。
本课程强调以实践教学为主，在教学过程中要求学生把数字电子技术的基础内容贯穿起来，以电子工艺的要求独立完成电路原理的分析、设计、焊接及调试并作出具体的电子产品实物，使学生通过实践能较好地掌握常用数字器件的应用，更深层地掌握数字电子技术教材的内容。
利用数字电子技术基础知识设计一个计数报警器，该计数报警器的设计采用的元件主要有十进制计数器74LS160、555组成的单稳态触发器。
该计数报警器计数最大值是99，当计数溢出时放出声光报警,报警时间为10秒，计数脉冲由按钮和555组成的单稳态触发器产生。
关键词：
555定时器，计数器，单稳态触发器
前 言
数字电路系统一般包括输入电路、控制电路、输出电路、时钟电路和电源等。
输入电路主要作用是将被控信号转换成数字信号，其形式包括各种输入接口电路。
比如数字频率计中，通过输入电路对微弱信号进行放大、整形，得到数字电路可以处理的数字信号。
模拟信号则需要通过模数转换电路转换成数字信号再进行处理。
在设计输入电路时，必须首先了解输入信号的性质，接口的条件，以设计合适的输入接口
单稳态太触发电路电路是数字电路系统中的重要组成部分，它属于一种控制电路，用单稳态触发电路控制脉冲时间。
单稳态触发电路包括电路的连接以及脉冲时间控制。
比如本设计用的555单稳态触发电路。
设计电路时，应根据设计的要求首先确定脉冲时间，通过调节R,C来产生相应的脉冲。
1设计方案
1.1设计要求
1.设计一个计数报警器；
2．计数最大值为99；
3．计数达到最大值时发出声光报警信号，报警时间长度为10秒，报警信号用红色LED表示；
4．计数脉冲用按钮产生。
1.2任务分析
本设计用到两片74LS160组成100进制计数，计数次数由4线数码管显示。
用555定时器组成单稳态触发电路产生10秒脉冲驱动扬声器和LED，以此来产生报警信号。
1.3方案论证
用两片74LS160实现100进制和计数，其中第一片74LS160的进位溢出接到第二片74LS160的计数端，把第二片的进位溢出接到555单稳态触发的输入端，当计数99后由于第二片进位溢出从而触发555单稳态电路，由其输出10秒的脉冲来驱动扬声器和LED产生报警，其中报警时间10秒有RC决定。
1.3.174LS160简介
这种同步可预置十进计数器是由四个D型触发器和若干个门电路构成，内部有超前进位，具有计数、置数、禁止、直接（异步）清零等功能。
对所有触发器同时加上时钟，使得当计数使能输入和内部门发出指令时输出变化彼此协调一致而实现同步工作。
这种工作方式消除了非同步（脉冲时钟）计数器中常有的输出计数尖峰。
缓冲时钟输入将在时钟输入上升沿触发四个触发器。
这种计数器是可全编程的，即输出可预置到任何电平。
当预置是同步时，在置数输入上将建立一低电平，禁止计数，并在下一个时钟之后不管使能输入是何电平，输出都与建立数据一致。
清除是异步的（直接清零），不管时钟输入、置数输入、使能输入为何电平，清除输入端的低电平把所有四个触发器的输出直接置为低电平。
超前进位电路无须另加门，即可级联出n位同步应用的计数器。
它是借助于两个计数使能输入和一个动态进位输出来实现的。
两个计数使能输入（ENP和ENT）计数时必须是高电平，且输入ENT必须正反馈，以便使能动态进位输出。
因而被使能的动态进位输出将产生一个高电平输出脉冲，其宽度近似等于QA输出高电平。
此高电平溢出进位脉冲可用来使能其后的各个串联级。
使能ENP和ENT输入的跳变不受时钟输入的影响。
电路有全独立的时钟电路。
改变工作模式的控制输入（使能ENP、ENT或清零）纵使发生变化，直到时钟发生为止，都没有什么影响。
计数器的功能（不管使能、不使能、置数或计数）完全由稳态建立时间和保持时间所要求的条件来决定
1.3.2555简介
集成时基电路又称为集成定时器或555电路，是一种数字、模拟混合型的中规模集
成电路，应用十分广泛。
它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，由于内部电压标准使用了三个5K电阻，故取名555电路。
其电路类型有双极型和CMOS型两大类，二者的结构与工作原理类似。
几乎所有的双极型产品型号最后的三位数码都是555或556；所有的CMOS产品型号最后四位数码都是7555或7556，二者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。
555和7555是单定时器。
556和7556是双定时器。
双极型的电源电压VCC＝+5V～+15V，输出的最大电流可达200mA，CMOS型的电源电压为+3～+18V。
2方案实施
2.1原理图设计
图2.1计数及信号产生电路
图2.2555构成单稳态电路
2.2电路图仿真
图2.3用multisim得到的仿真图
3性能测试与分析
实验脉冲20HZ信号发生器提供，由两片74LS160构成100禁止计数器，由4线数码管显示，555计时器构成单稳态电路实现10SLED灯亮。
仿真时，当数码管显示99时LED灯亮，但是，LED灯亮的时间与计算有所不符，时间长与计算时间
结 论
设计实现了预期的结果，实现了计数与报警的功能！
虽然设计过程中遇到了许多的问题，但通过我们的努力终于实现了要求。
首先，对multisim软件我们算是第一次接触，我们必须在短时间内学会应有，这也是我们在本次试验设计中的最大收获。
其次，在连接电路过程中也有很多问题，如七线数码管的连接，实验很多次都没成功，所以用了四线数码管来代替。
还有74LS160在9的时候进位位就有了脉冲所以在90时LED灯就亮了，只能加一个与非门来实现它在99时才亮。
设计实验让我学会了很多，同时也巩固了许多我们以前学过的知识，让我们受益匪浅。
致 谢
这次时间为两个星期的课程设计试验大大培养了我的动手能力。
通过这次课程设计我们基本掌握了multisim软件的运用，进一步加深了对所用到的各种元器件的功能的理解，这对我以后的学习会很有帮助。
本次课程设计是一个要求动手能力很强的设计，而且也是一个有严谨的态度才能完成的设计，它要求我必须一丝不苟，这在很大程度上考验了我的耐心。
这次课程设计要特别感谢武晓明老师的耐心辅导以及在设计中给出的宝贵建议和意见，在此我表示深深的感谢！
参考文献
[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京：
高等教育出版社，2005.
[2]臧春华.电子线路设计与应用[M].北京:
高等教育出版社,2005.
[3]邱关源罗先觉.电路（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2006.
[4]阎石.数字电子技术（第五版）[M].北京：
高等教育出版社，2005.
[5]张阳天韩异凡ProtelDXP电路设计[M].北京：
高等教育出版社，2005.
附录A元器件清单
74LS160
2
数码管
2
555计时器
1
LED
1
电容，电阻
若干
附录B
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